合成氨污水處理站SBR池遭受連續沖擊的原因及對策

段付崗，李清位(陜西陜化煤化工集團有限公司化肥公司　陜西華縣　714100)

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合成氨污水處理站SBR池遭受連續沖擊的原因及對策

段付崗，李清位
(陜西陜化煤化工集團有限公司化肥公司陜西華縣714100)

摘要結合合成氨裝置污水處理站的實際運行情況，分析SBR池出水氨氮含量嚴重超標的原因。針對工藝故障原因，即連續遭受高負荷、高氨氮污水和高尿素含量污水的3次沖擊，提出相應的調整措施和防范措施。

關鍵詞合成氨污水處理SBR工藝

Causes for Continuous Impacts on SBR Pond of Ammonia Sewage Treatment Station and Countermeasures

Duan Fugang，Li Qingwei
(Chemical Fertilizer Company，Shaanxi Shanhua Coal Chemical Group Co.，Ltd.Shaanxi Huaxian 714100)

Abstract Based on actual operation conditions of ammonia sewage treatment station in ammonia plant，the causes for higher ammonia-nitrogen content in outlet water of SBR pond，which is above the index specified in exceeding standards seriously are analyzed.In connection with causes for troubles in the process，i.e.，continuous suffer from 3 impacts，including impact of high load，impact of highammonia-nitrogen sewage and impact of sewage containing high content of urea，relevant adjustment measures and preventive measures are proposed.

Keywords ammonia sewage treatment SBR process

陜西陜化煤化工集團有限公司化肥公司(以下簡稱陜化化肥公司)污水處理站日常處理水量約300 m3/h，達到設計能力的93％以上，可處理2套300 kt/a合成氨裝置和1套520 kt/a尿素裝置的生產、生活污水，并達到《黃河流域(陜西段)污水綜合排放標準》(DB 61/224—2011)指標要求，即氨氮≤12 mg/L和COD≤50 mg/L。其中，SBR池進水中主要污染物成分為NH3-N，含量為150～300 mg/L，經處理后出水氨氮含量為0.5～5.0 mg/L，去除率達到95.5％～99.5％ ;輔助處理的污染物成分為COD，含量為200～300 mg/L，若COD含量無法滿足活性污泥生長繁殖所需，則需添加甲醇予以補充，故在正常情況下，SBR工藝處理合成氨污水時的COD含量不會超標。

1　沖擊過程及影響

1.1高負荷沖擊

2014年8月26日09∶00，因拆除SBR池進水流量計并臨時安裝1根DN150 mm短管送水，SBR池被迫停止進水4 h，即2#～5#SBR池各停止進水1 h，總計約1 200 m3。當SBR池無法進水時，只能將污水積攢在均質池，待短管安裝完畢后陸續加至6個SBR池內。8月26日13∶00至24∶00，從6#SBR池開始，由均質池向每個SBR池輸送污水，輸送量約為414 m3/h。

2014年8月26日19∶00，6#SBR池出水氨氮含量最先超標，最高達23.6 mg/L;隨后，其他5個SBR池出水氨氮含量也陸續超標，達到12.2～16.2 mg/L。而6個SBR池的COD含量均在指標范圍內，約為20 mg/L。2014年8月26日SBR池進、出水氨氮含量檢測情況見表1。

表1　2014年8月26日SBR池進、出水氨氮含量檢測情況　(mg·L－1)

1.2高氨氮和高尿素含量污水的沖擊

SBR池出水氨氮含量超標前，污水處理站按原計劃處理積攢在消防池內約190 m3的污水; SBR池出水氨氮含量超標后，操作人員立即關停了消防池內輸送的污水。事后檢測消防池內污水，其氨氮含量達3 741 mg/L，進而導致2014年9月1日SBR池進水氨氮含量由200 mg/L以下上升至342～484 mg/L。

2014年8月28日至9月4日SBR池進、出水氨氮含量檢測情況見表2。

表2　2014年8月28日至9月4日SBR池進、出水氨氮含量檢測情況　(mg·L－1)

1.3高尿素含量污水的沖擊

2014年8月26日08∶00至27日08∶00，污水處理站連續處理老廠270 kt/a尿素裝置送來的污水。該污水被送至事故池，流量為5.5 m3/h，然后以間歇方式送至均質池，再與氣化污水和混合污水一起加入SBR池。在6個SBR池出水氨氮含量超標的情況下，依然沒有停止輸送，最終送入均質池和SBR池的水量約90 m3。

2014年8月27日，SBR池工藝狀況進一步惡化，出水氨氮含量嚴重超標，SBR池進、出水氨氮含量檢測情況見表3。

表3中的數據為便攜式氨氮含量檢測儀的檢測值，其最大量程為38.8 mg/L。質檢中心檢測情況顯示: SBR池出水氨氮含量＜45.0 mg/L，即SBR池出水氨氮含量顯示數據為38.8 mg/L，實際在38.8～45.0 mg/L。

表3　2014年8月27日SBR池進、出水氨氮含量檢測情況　(mg·L－1)

在排查過程中，發現老廠送來的污水中尿素含量高達1 800 mg/L，而氨氮含量并不高，基本保持在80～200 mg/L。事故池污水中尿素含量達到830 mg/L，而氨氮含量達到485 mg/L，因事故池一直收集火炬的排污水，其氨氮含量最高可達2 000 mg/L以上。

進一步深查全系統污水中尿素的分布情況:氣化污水中尿素含量最高達885 mg/L，混合污水中尿素含量最高達273 mg/L，均質池污水中尿素含量最高達565 mg/L，3#SBR池中尿素含量達103 mg/L。

1.4遭受連續沖擊對出水水質的影響

隨后幾天，SBR池工藝總體運行狀況不佳，出水氨氮含量一直未下降，這是2014年以來污水處理站污水超標持續時間最長的一次。

8月30日09∶00，2#SBR池在采取特殊處置措施后出水氨氮含量最低降至0.62 mg/L，但后期出現反彈，只是相對于其他SBR池受沖擊影響的程度較小而已。

9月2日至9月4日，2#SBR池和3#SBR池出水氨氮含量率先達標，隨后4#SBR池和5#SBR池出水相繼合格，6#SBR池和1#SBR池出水最后恢復正常(表2)。

2　原因分析

2.1高負荷沖擊

(1) SBR池進水流量計拆除時，積攢在均質池的污水量比正常情況下多1 200 m3。在處理此污水過程中，每個SBR池平均多進水114 m3/h，即污水處理站負荷突增38％，使活性污泥受到嚴重沖擊，這是導致SBR池出水氨氮含量全面超標的主要原因。一般情況下，加減負荷一旦超過10％，SBR池活性污泥就會受到一定的沖擊;超負荷38％時，稱為“嚴重沖擊”并不為過［1］。

(2)拆除流量計期間，2#～5#SBR池停止進水1個周期，除進水和潷水2個操作工序停止外，其他工序，如攪拌、曝氣、加藥、排泥等正常進行。同樣，減負荷時也會對活性污泥產生一定的沖擊，這是9月26日3#～5#SBR池出水氨氮含量首次超標幅度較大，即受到沖擊較大的原因。

(3) 6#SBR池氨氮含量率先超標的主要原因是其增加負荷早于其他SBR池1～5 h，故污泥活性提前1～5 h變差，污水氨氮超標和遭受沖擊也就相應提前1～5 h。

2.2高氨氮含量污水的沖擊

(1)在消化消防池積攢的污水前，未常規檢測污水中的氨氮和COD含量，這是導致高氨氮含量污水沖擊的重大人為失誤。消防池污水中氨氮含量高達3 741 mg/L，是正常情況下回收氣化污水氨氮含量的10倍，是SBR池進水氨氮含量的15倍。

(2)盡管在8 h內加入均質池的高氨氮污水僅為190 m3，但足以使送入SBR池污水中的氨氮含量由200 mg/L升高至320 mg/L，其氨氮含量升高幅度達60％，這是導致SBR工藝持續惡化的主要原因。即使正常運行時，如此高氨氮含量的污水也會導致SBR工藝受到沖擊，更何況更換流量計時運行情況發生變化，對活性污泥的沖擊更加嚴重。

(3)由表1～表3可看出，SBR池進水氨氮含量波動較大，主要是因為在線檢測儀表指示不準，與質檢中心的檢測數據不符，而實際波動并不大。質檢中心每天檢測均質池的氨氮含量基本維持在180～250 mg/L。

2.3高尿素含量污水的沖擊

(1)研究表明:利用SBR工藝處理含尿素污水時，當污水中尿素含量為300～350 mg/L時，曝氣3 h后的尿素去除率為98.0％，殘留尿素含量不足5 mg/L;當尿素含量為450～600 mg/L時，曝氣6 h后的尿素去除率為90.6％，殘留尿素含量為55 mg/L［2］。陜化化肥公司最大曝氣時間為4 h，故前者不會沖擊SBR工藝，而后者可能造成沖擊。

(2)由老廠尿素裝置送入污水處理站的污水量約130 m3，使用量約90 m3，其污水中氨氮含量并不高，而尿素含量高達1 800 mg/L;且受氣化污水的影響，2014年9月1日至2日均質池的尿素含量達到544～565 mg/L，故導致SBR工藝遭受第3次沖擊，即高含量尿素污水的沖擊。

(3)老尿素裝置個別機泵泄漏尿液是引起老廠污水中尿素含量高的主要原因，而氣化污水中的尿素含量高則是由解析廢液送氣化工序除氧器的閥門內漏所引起。

2.4其他原因的影響

(1)由表2可知，2#SBR池出水氨氮含量合格后又再次超標，其主要原因: 2014年8月28日至29日，2#SBR池停止進水1個周期并進行悶曝，收到了一定效果，使出水合格，但后又遭受第3次沖擊而再次超標。

(2)污水處理站受到沖擊后，在調整過程中水質遲遲不能恢復正常的主要原因是由SBR池加甲醇量不足所致。SBR池出水COD含量基本保持在20～40 mg/L，而2014年9月1日至9月2日出水COD含量下降至10～11 mg/L，故判斷外來污水中COD含量普遍較低，無法滿足活性污泥所需的正常營養量，導致處理能力下降，出水氨氮含量始終超標。

2014年8月29日至9月3日SBR池出水COD含量檢測情況見表4。

表4　2014年8月29日至9月3日SBR池出水COD含量檢測情況　(mg·L－1)

(3) 2#SBR池和3#SBR池出水氨氮含量率先合格，其主要得益于先在2#SBR池曝氣階段多加甲醇5 min，其他SBR池依次多加甲醇。

(4) 1#SBR池出水合格較晚的原因是加堿閥內漏。1#SBR池24 h連續加堿，導致較其他SBR池的pH偏高，2014年9月2日pH平均達8.3，最高達9.5。

(5) 6#SBR池出水合格較晚的原因是其強制循環攪拌泵B因軸封泄漏無備件而停運8 d，破壞了活性污泥的生存條件，最終導致出水超標而無法恢復。

3　調整措施

(1)無論污水處理站出水是否超標，按正常渠道將處理后的廢水送至中水回用站，經再次處理后送回生產裝置循環利用。只有中水回用站排出的濃水方可通過總排口排放，這樣即使污水處理站出水超標，也能保證總排口的出水達標。當然，其前提條件是污水處理站出水不能嚴重超標。

(2)當6個SBR池出水中的氨氮含量陸續超標時，逐漸將每個SBR池的曝氣時間延長至最大值240 min。

(3)曝氣時間調整至最長且效果不明顯時，依次開大每個SBR池曝氣風機的出口蝶閥，使風機運行電流達到額定值190 A。

(4) SBR池出水超標后，立即停止處理消防池積攢的污水，待條件具備時再處理。

(5)當發現老廠污水中尿素含量偏高時，立即停止處理事故池儲存的老廠污水，同時停止向事故池輸送老廠污水。

(6)發現氣化污水中尿素含量偏高時，立即停止向氣化除氧器輸送來自520 kt/a尿素裝置的解析廢液，將其送入消防池儲存。

(7) 6個SBR池逐個停止進水1個周期，并實施悶曝。2014年8月31日，3#SBR池和6#SBR池先實施悶曝;9月1日，再悶曝其他4個SBR池。

(8)在出水中的COD含量較低時，立即增加SBR池的甲醇加入量，將硝化階段添加甲醇的時間延長5 min，即硝化段加甲醇10 min，反硝化段加甲醇10 min，小計加甲醇20 min。

(9)用新的DN20 mm球閥替換1#SBR池加堿閥;每個SBR池進水時，均應按要求及時手動添加堿液，杜絕多加、少加或不加的現象。

(10)安裝流量計期間，SBR池2 h內無法進水，故將污水切入消防池，待日后再處理。

4　防范措施

4.1高負荷沖擊的防范

(1)根據陜化化肥公司污水處理站的運行經驗，當負荷突然增加且超過10％時，便會造成SBR池出水氨氮含量超標，故應嚴格控制負荷的增量。而負荷突然降低10％時的影響并不大，但也不能忽視之。

(2)拆裝流量計的過程中，SBR池停止進水后，應將送入均質池的污水改送消防池，待具備條件時再予以處理，以有效防止沖擊活性污泥。

(3)若污水繼續送入均質池而不送入SBR池，也可防范高負荷的沖擊，但會造成均質池高液位運行，影響污水的均質效果。

(4) 2#～5#SBR池停止進水時，需啟動攪拌和曝氣2個操作工序，而加甲醇、加堿、潷水、排泥工序均可停止，以消除負荷突降所造成的沖擊影響。

4.2高氨氮含量污水沖擊的防范

(1)處理任何污水前，應檢測其中的氨氮和COD含量，預估可能突發的異常情況，否則嚴禁處理。

(2)消防池容量為10 000 m3，可儲存應急狀態下的高氨氮含量(3 741 mg/L)污水;在液位不超過1/3的前提下可長期擱置，以便自然揮發而降低其中氨氮含量。

(3)必須處理消防池內高氨氮含量污水時，應堅持少量、均衡和配水的原則，以不影響SBR工藝運行為前提，確保均質池污水中氨氮含量≤280 mg/L。

(4)配水方案:污水先由消防池的大泵送入初期雨水池，再由初期雨水池的小泵送入均質池，以雨水池作為計量工具，逐池消化，以避免對SBR池造成沖擊。

4.3高尿素含量污水沖擊的防范

(1)老廠污水送污水處理站前必須先化驗再輸送，要求其中氨氮含量≤200 mg/L、尿素含量≤300 mg/L，合格后方可送入污水處理站。

(2)污水處理站在處理事故池的老廠污水前，同樣應先檢測再確定方案，然后送至均質池，并確保均質池污水中尿素含量≤200 mg/L。

(3)保持尿素裝置解析廢液中尿素含量≤300 mg/L，否則禁止送入氣化工序灰水系統和污水處理站。

(4)無論是消防池的高氨氮含量污水，還是事故池的高尿素含量污水，處理前必須保證SBR工藝運行穩定、出水合格。

4.4其他防范措施

(1)及時檢測污水中的C，N和P含量，及時調整并保持C∶N∶P =100∶50∶1，以確保活性污泥營養充足，污泥活力充沛。將甲醇添加時間延長5 min后，第2天的SBR池出水氨氮含量全面下降，直至合格。

(2)加強設備檢修和管理，嚴格執行搶修不過夜制度，及時消除閥門內漏現象，立即修復無備機的設備。更換加堿閥和修復強制循環攪拌泵B后，第2天1#SBR池和6#SBR池出水即合格。

(3)加強在線檢測儀器的維護保養，保持SBR池進、出口氨氮和COD含量檢測數據準確，以利于工藝調整的時效性。

(4)在每個SBR池停止進水或實施悶曝期間，均應保持連續攪拌和曝氣，但應停止加堿和加甲醇。

5　結語

SBR污水處理工藝在國內主要用于處理城市生活污水和有機工業污水，即處理低氨氮含量污水和高COD含量污水，很少用于處理合成氨工業的高氨氮含量污水。陜化化肥公司采用SBR工藝處理高氨氮含量污水以來，最大處理水量達7 680 m3/d，氨氮折標量超過1 900 kg/d，能滿足2×300 kt/a合成氨和520 kt/a尿素裝置工業污水處理的要求，充分驗證了SBR工藝技術的成熟性和先進性，也充分肯定了活性污泥工業化生產的優越性和可操作性，為SBR工藝技術的應用和發展拓寬了道路。

目前，陜化化肥公司合成氨污水處理站正在嘗試同時處理老廠的2套尿素裝置(270 kt/a和130 kt/a各1套)的工業污水，并在條件成熟時，還將進一步嘗試處理陜化比迪歐公司1，4-丁二醇裝置排放的高COD含量污水，以充分發揮SBR工藝的優勢，為陜化集團污水綜合治理作出更大貢獻。

參考文獻

［1］段付崗，賈海燕.陜化化肥公司改善污水處理站運行狀態的措施與經驗［J］.煤炭加工與綜合利用，2014(4) : 57-62.

［2］付文博.SBR工藝處理高濃度尿素廢水的試驗研究［D］.哈爾濱:哈爾濱工業大學，2007.

(收到修改稿日期2014-12-05)

作者簡介:段付崗(1968—)，男，化工工藝高級工程師，國家注冊安全工程師，陜化化肥公司安環部部長，長期從事磷復肥和煤化工的生產、技術、安全、環保等管理工作; duanfg2009@163.com。

中圖分類號:X781.4

文獻標識碼:B

文章編號:1006-7779(2016) 01-0029-05